節(jié)能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐。能源消耗，特別是化石能源消耗是我國(guó)二氧化碳排放最主要的來源。如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，需要充分發(fā)揮新能源技術(shù)中的光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢(shì)，充分開發(fā)太陽能逆變器、電動(dòng)汽車逆變器、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等的新工藝技術(shù)，推動(dòng)能源清潔低碳安全高效利用。我國(guó)正在大力推進(jìn)3060目標(biāo)，如何廣泛推廣應(yīng)用于通信、工業(yè)和汽車的高能效的大功率電源方案是電源行業(yè)繞不開的問題，其中由于電氣隔離關(guān)系到系統(tǒng)和人身的安全，也成為非常重要的一環(huán)。

為了助力中國(guó)低碳安全穩(wěn)定發(fā)展，同時(shí)也為業(yè)界提供更多高效、簡(jiǎn)單、可靠的電源選擇，MPS于近日召開中國(guó)媒體線上發(fā)布會(huì)，MPS DC-DC產(chǎn)品線業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理殷亮詳細(xì)介紹了MPS一系列針對(duì)大功率應(yīng)用的隔離電源產(chǎn)品的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)及其最新的技術(shù)進(jìn)展。

MPS隔離產(chǎn)品為何選擇高壓電容隔離路線？

首先我們談?wù)劄槭裁葱枰姎飧綦x，在電子電路中進(jìn)行隔離的作用是為了保障人員和設(shè)備的安全，提高電路的抗干擾能力，以及進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。而現(xiàn)行的隔離技術(shù)有三種。常見的是光耦隔離技術(shù)。光耦隔離技術(shù)，理論上是從電到光，再從光到電的轉(zhuǎn)換，它有一個(gè)發(fā)光二極管跟光敏晶體管來實(shí)現(xiàn)電光電的轉(zhuǎn)換。但是它的缺陷在于壽命比較短。另外，它的供電電流偏大，封裝體積較大，數(shù)據(jù)傳輸有延遲，而且它對(duì)外部的共模干擾非常敏感，通常低于20kV/us。另兩個(gè)隔離技術(shù)是磁隔離技術(shù)和電容隔離技術(shù)。它們是基于硅晶圓開發(fā)的路線，所以極大地增加了使用壽命，而且它們的供電電流相對(duì)LED發(fā)光的電流要小很多，通常只有光耦隔離的1/10，尺寸也可以做得更小，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbps以上。另外，它們對(duì)外部的共模抗干擾能力極好，具有大于100kV/us的共?？垢蓴_能力，傳輸延遲也只是光耦隔離的1/10，通常是50ns左右。

雖然磁隔離技術(shù)和電容隔離技術(shù)都是基于硅產(chǎn)品本身的技術(shù)，但兩者之間有一些區(qū)別。比如磁隔離技術(shù)是基于微型變壓器，就像通常的變壓器一樣，它對(duì)外部會(huì)有EMI的干擾。因?yàn)樗旧硎谴艌?chǎng)的傳輸，所以對(duì)磁場(chǎng)抗擾度也比較低。相對(duì)來說，高壓電容隔離技術(shù)是基于高頻信號(hào)耦合到載波信號(hào)然后傳遞過結(jié)緣介質(zhì)的傳輸機(jī)制，所以它的EMI特性較好。因?yàn)樗煌ㄟ^磁場(chǎng)傳輸，所以它的抗噪聲干擾度也較好?；谝陨蠀?shù)優(yōu)勢(shì)，MPS選擇高壓電容隔離路線，其隔離產(chǎn)品也是基于這個(gè)路線開發(fā)的。

MPS一直專注于隔離產(chǎn)品的研發(fā)。早在2008年MPS便成立了AC/DC產(chǎn)品線，在2011年發(fā)布第一款應(yīng)用在汽車上的降壓變換器，從2018年開始開發(fā)隔離電源模塊產(chǎn)品，在2021年完成汽車級(jí)產(chǎn)品ISO26262工藝認(rèn)證。殷亮表示，從工業(yè)領(lǐng)域到汽車領(lǐng)域，MPS針對(duì)隔離產(chǎn)品的開發(fā)已有十幾年的歷史。所以憑借著非常豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，MPS能夠快速地迭代后期的產(chǎn)品，加快客戶相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)流程，縮短其上市時(shí)間。

MPS隔離電源產(chǎn)品助力中國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”

服務(wù)器、通信、太陽能逆變器、風(fēng)能傳輸、不間斷電源、可編程邏輯控制器、戶外大電流的LED照明相關(guān)的控制系統(tǒng)，還有工業(yè)上用的伺服電機(jī)，包括變頻器驅(qū)動(dòng)、充電電動(dòng)汽車市場(chǎng)用的包括逆變器、充電器和高壓直流變換，所有的這些應(yīng)用都有隔離的需求，MPS針對(duì)這些應(yīng)用開發(fā)了驅(qū)動(dòng)隔離、信號(hào)隔離和電源隔離三大類產(chǎn)品。

MPS的隔離產(chǎn)品包括隔離柵極驅(qū)動(dòng)器、變壓器驅(qū)動(dòng)器、隔離電源模塊、數(shù)字隔離產(chǎn)品和隔離放大器，所有產(chǎn)品均支持多種隔離要求以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最高安全等級(jí)。MPS的變壓器驅(qū)動(dòng)器開關(guān)頻率高達(dá)10MHz，是市面上其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的10倍。開關(guān)頻率的增加同時(shí)可以極大地減小變壓器的尺寸，支持產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)最小方案尺寸。并且，MPS所有隔離產(chǎn)品均支持不同的安全規(guī)范，包括UL1577、VDE V 0884-11和IEC62368-1。

隔離柵極驅(qū)動(dòng)器：隔離雙路柵極驅(qū)動(dòng)器MP(Q)18831/51/71是MPS隔離柵極驅(qū)動(dòng)器的拳頭產(chǎn)品系列。其中，MPQ系列是車規(guī)等級(jí)產(chǎn)品。針對(duì)MOSFET、IGBT、SIC和GaN等不同器件，系統(tǒng)對(duì)開關(guān)頻率、軌電壓、功率范圍、驅(qū)動(dòng)電壓、欠壓鎖定的要求也不同，MPS針對(duì)雙路輸入半橋、雙路獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和PWM輸入半橋，分別開發(fā)了三個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品，保證產(chǎn)品可以覆蓋客戶所需的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因?yàn)椴煌姆庋b會(huì)對(duì)隔離等級(jí)有一定影響，MPS提供三種封裝SOIC-16 NB、SOIC-16 WB和 5mmX5mm的LGA-13，方便工程師在設(shè)計(jì)時(shí)靈活選擇。

針對(duì)輸出的驅(qū)動(dòng)電流能力，MP非車規(guī)系列產(chǎn)品具有高達(dá)4A的拉/灌峰值電流能力，而MPQ車規(guī)系列產(chǎn)品，拉峰值輸出電流能力可以達(dá)到8A。利用MPS專有的高壓容性隔離技術(shù)，MP(Q)18831/51/71能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)5KV的隔離電壓，額定值大于 100KV/us的共模瞬態(tài)抗擾度，30V輸出端供電和低至50ns器件傳輸延時(shí)等關(guān)鍵指標(biāo)，兼容TTL和CMOS輸入，可應(yīng)用于太陽能逆變器、DC/AC逆變器、離線隔離AC/DC變換器、半/全橋變換器、IGBT/SiC/MOSFET偏置電源。

數(shù)字隔離器：不同于市面上主流產(chǎn)品的4-6個(gè)通道的選型，MPS超低功耗數(shù)字隔離器MP(Q)276xx系列產(chǎn)品提供2-6通道的選型，可兼容3.3V或5V兩種不同的邏輯電平信號(hào)，能夠傳遞高達(dá)150Mbps每秒數(shù)據(jù)傳輸率，能夠適配各種不同的總線要求和IO信號(hào)傳輸需求。同時(shí)具有大于100kV/μs的共?？垢蓴_能力和高達(dá)150Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，可支持5kVRMS的隔離電壓，采用SOICW-16寬體封裝，可應(yīng)用于電表、隔離式ADC/DAC、電機(jī)控制、工業(yè)自動(dòng)化、SPI隔離等。

與MPQ276xx系列搭配使用的是隔離電源模塊MIDxxW0505A系列。這個(gè)x代表不同的功率等級(jí)，0505代表5V轉(zhuǎn)5V。通常來說IO口的5V轉(zhuǎn)5V或者3.3V轉(zhuǎn)3.3V也能兼容。殷亮介紹說，如果工程師在設(shè)計(jì)過程中，需要一個(gè)單獨(dú)的隔離供電給到另外的IO口，不光是數(shù)字信號(hào)，可能還有其他的一些總線協(xié)議、收發(fā)器里面可能需要這種單獨(dú)的5V轉(zhuǎn)5V的電源轉(zhuǎn)換，這時(shí)就可以使用MPQ276xx系列產(chǎn)品。

除此之外，MPS還推出了將MP276xx系列與MIDxW0505A系列兩者整合到一個(gè)封裝尺寸里的MPQ278xx系列。通過把276xx系列升級(jí)成278xx系列，將外部隔離電源完全的集成在同一個(gè)封裝內(nèi)，不再需要一個(gè)外部單獨(dú)的變壓器，這樣可以大幅節(jié)省PCB空間、成本和開發(fā)周期。而且集成1W的隔離電源對(duì)于多通道數(shù)字信號(hào)隔離供電完全足夠。此系列產(chǎn)品組合適用于電池管理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電樁、工業(yè)通訊系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化/可編程邏輯控制器。

變壓器驅(qū)動(dòng)&隔離電源模塊：MPQ18913-AEC，是一個(gè)能夠適配5V到30V的輸入電壓的用于隔離偏置供電的LLC驅(qū)動(dòng)器。它的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)拓?fù)渖系能涢_關(guān)，能夠極大的減少變壓器的體積，也能夠進(jìn)行外部時(shí)鐘同步，或者有可選功能（自動(dòng)識(shí)別諧振頻率），能夠方便客戶做不同的板級(jí)設(shè)計(jì)?？膳渲妙l率范圍是500kHz-10MHz，支持功率高達(dá)6W，采用的封裝形式是QFN-10，而尺寸只有2mmX2.5mm。

針對(duì)產(chǎn)品本身，MPS對(duì)應(yīng)開發(fā)了隔離電源模塊MIDxW2424系列產(chǎn)品。如果工程師想做精簡(jiǎn)化的板級(jí)設(shè)計(jì)，可以選擇這個(gè)模塊產(chǎn)品。輸入電壓范圍是24V±10%，輸出功率1W、3W、6W可選，支持空載工作，整體轉(zhuǎn)換效率接近90%。

MPS 大功率解決方案：基于上述產(chǎn)品的整合，MPS針對(duì)3KW功率級(jí)別推出了一整套電源轉(zhuǎn)換方案。其輸入電壓范圍為95V至265Vac，輸出電壓為48V，包括圖騰柱PFC和LLC兩級(jí)電路，采用MPS的隔離型門極驅(qū)動(dòng)MP188xx、PFC/LLC控制器MPF320x0、集成電源型數(shù)字隔離器MPQ27800和隔離電流傳感器MCS180x等最新產(chǎn)品。該方案可功率密度可達(dá)到2.14W/cm3，整體轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到96%。

截止到2020年，中國(guó)占據(jù)全球純電動(dòng)汽車和插電混合電動(dòng)汽車銷售數(shù)量的近一半，占據(jù)全球電動(dòng)汽車搭配的公共充電樁的安裝數(shù)量的一半以上，可以說，中國(guó)已經(jīng)在全球電源市場(chǎng)中居于一個(gè)非常重要的位置，各種各樣的創(chuàng)新技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。未來MPS將會(huì)對(duì)扎根中國(guó)市場(chǎng)的客戶提供更多技術(shù)支持，開發(fā)更多隔離電源產(chǎn)品，助推“雙碳目標(biāo)”達(dá)成，為中國(guó)綠色低碳發(fā)展貢獻(xiàn)力量。